هیدروسیکلون
هیدروسیکلون Hydrocyclone یا ماسه گیر یکی از ارزان ترین تجهیزات در تصفیه آب می باشد که تمرکز اصلی آن بر حذف ماسه و ذرات جامد معدنی معلق در آب می باشد. برخلاف سایر روش های تصفیه آب از قبیل اولترافیلتراسیون و NF، با استفاده از هیدروسیکلون امکان حذف املاح و یون های موجود در آب وجود ندارد.
هیدروسیکلون چیست؟
هیدروسیکلون یکی از تجهیزات کاربردی در تصفیه آب می باشد که با کمک نیروی گریز از مرکز و اختلاف وزن و چگالی آب و ذرات موجود در آن، توانایی جداسازی آنها را دارا می باشد. ماسه گیر بدون نیاز به انرژی الکتریکی و تنها با کمک انرژی داینامیک قابلیت تصفیه آب داشته و به همین خاطر یکی از ارزان ترین شیوه های تصفیه آب به شمار می رود. تصفیه آب و جذب ماسه با هیدروسیکلون قادر است تا 95 درصد از ذرات جامد در آب که اندازه آنها بیش از 45 میکرون می باشد را حذف کند.
نحوه کار هیدروسیکلون
به منظور حذف مواد جامد در آب بدون انرژی الکتریکی و فیلتر، در ساخت و طراحی هیدروسیکلون از یک مخزن استوانه ای و یک مخروط استفاده شده است. مخزن استوانه ای در بالا و مخروط در پایین آن قرار میگیرد و دو شیر به عنوان ورودی و خروجی آب بر روی مخزن استوانه و یک شیر در انتهای مخروط برای تخلیه ذرات جامد ته نشین شده استفاده شده است.
نحوه عملکرد هیدروسیکلون به این صورت است که، شیر ورودی Hydrocyclone مماس با مخزن استوانه ای می باشد و بعد از انتقال آب از آن به داخل مخزن، پمپ های سانتریفیوژ در محیط فشار ایجاد می کنند. فشار وارد شده به آب باعث ایجاد چرخش قطرات آن می گردد. بخاطر چرخش سیال به مرور ذرات جامد که چگالی بیشتری از آب دارند به دیواره های بخش مخروطی منتقل میشوند. چرخش آب در داخل دستگاه و تاثیر نیروی گریز از مرکز باعث میشود تا هوای درون آب تخلیه شده و با افت فشار کمی مواجه گردد. در نهایت بر اثر نیروی گریز از مرکز ذرات باقی مانده در آب به دهانه پایین مخروط منتقل شده و قطرات آب خالص به سمت بالا حرکت نموده و از شیر تخلیه بالای مخزن استوانه ای به بیرون منتقل می گردد.
یکی از نکات مهم در نحوه عملکرد Hydrocyclone، مدت زمان ماندگاری آب در مخزن و دستگاه ماسه گیر می باشد. این مدت زمان حدود دو تا 5 دقیقه در نظر گرفته میشود تا فرصت کافی برای جدایی ذرات جامد از قطرات آب وجود داشته باشد. یکی از راه های در نظر گرفته شده برای ماندگاری قطرات آب در مدت زمان مناسب داخل دستگاه هیدروسیکلون، کوچک کردن سایز شیر تخلیه به اندازه یک واحد از شیر ورودی می باشد.
طراحی و ساخت هیدروسیکلون
گروه صنعتی هفت با داشتن سالها تجربه و تخصص در زمینه طراحی و تولید انواع مختلف تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب، طراحی و ساخت هیدروسیکلون را در مجموعه فعالیت های خود قرار داده است. هر یک از محصولات این مجموعه که حاصل تلاش تیمی از مهندسین حرفه ای و با تجربه می باشد، دارای ضمانت و خدمات پس از فروش بوده و از تنوع بالایی برخوردار می باشند. به منظور برقراری ارتباط با این مجموعه و دریافت مشاوره و راهنمایی برای خرید هیدروسیکلون و سایر تجهیزات می توانید از شماره های تلفن ذکر شده در پایین صفحه استفاده کنید.
طراحی هیدروسیکلون
در طراحی هیدرو سیکلون چند پارامتر مهم در نظر گرفته می شود. که مهمترین آنها دبی ورودی به سیکلون می باشد. که میزان حجم و نوع سیکیلون را مشخص می کند. در کنار میزان دبی ورودی به دستگاه نوع آب ورودی و میزان املاح جامد درون آب هم یکی دیگر از موارد بسیار مهم در طراحی هیدروسیکلون آب می باشد. بهترین نوع و مقرون به صرفه ترین نوع هیدروسیکلون نوع فلزی آن می باشد ولی در مواردی که آب ورودی دارای خورندگی می باشد از هیدروسیکلون استیل و یا FRP هم طراحی و ساخته می شود.
مزایای استفاده از هیدروسیکلون ساخت شرکت اطلس آب
راندمان بالای تا حذف95% املاح جامد
افت فشار ناچیز در ورودی و خروجی سیکلون
بی نیاز بودن از مصرف برق و انرژی
قابلیت تحمل فشار کاری تا 8 بار
هزینه بهره بردای و اپراتوری آسان
نصب و کاربری آسان
دارای گارانتی 18 ماهه
قیمت مناسب به نسبت سایر سازنده ها
مهمترین علت استفاده از هیدروسیکلون
در آبهایی که سنگ ریزه و یا شن و ماسه دارد. این سنگ ریزه ها باعث می شود که در پروانه پمپ ها دچار سایش و خوردگی شود. و نبود هیدروسیکلون باعث می شود. که خسارت به پمپ وارد شود و در کنار هزینه تعمیر پمپ خرید هیدروسیکلون برای جلوگیری از آسیب پمپ ناچیز می باشد. لازم به ذکر می باشد عدم وجود هیدروسیکلون در آبهایی که شن و ماسه در آنها بالا می باشد و از فیلتر شنی استفاده می کنند باعث گرفتگی سریع فیلتر شنی می گردد.
هیدروسیکلون در صنایع معدنی
یکی از کاربردهای هیدروسیکلون در صنایع معدنی است. در عمل خردایش برای جداسازی دانه‌هایی که کوچک‌تر از 250 میکرون است از هیدروسیکلون استفاده میشود. در مدار آسیاها استفاده از دستگاه هیدروسیکلون موجب جداسازی دانه‌هایی با قطر 150میکرون میشود. به طور معمول مواد تولیدشده در دستگاه آسیای گلوله‌ای بعد از خروج وارد هیدروسیکلون میشود. مواد ریزتر از حدِ فیلترِ دستگاه، سرریز شده و وارد مدار فلوتاسیون میشود و ذرات درشت‌تر مجدد وارد دستگاه آسیا میشوند.
هیدروسیکلون در بخش کشاورزی
از آنجا که چاه‌ها دارای مقدار زیادی دانه و مواد جامد هستند و این دانه‌های جامد می‌توانند منجر به مسدود شده لوله‌های انتقال آب و نیز نازل‌های آب پاش در مزارع شوند، استفاده از هیدروسیکلون جهت محافظت از پمپ‌های کشاورزی ضروری است. از این رو باید مخزن هیدروسیکلون را بر سر چاه گذاشته شود تا منجر به جداسازی ذرات شود. برای آنکه سیستم آبرسانی کشاورزان با مشکل رو به رو نشود بهتر است از دو هیدروسیکلون به طور موازی استفاده شود. بنابراین بر سر تمام چاه‌ها می‌توان از هیدروسیکلون استفاده کرد و منجر به افت فشار زیادی نمی‌شود. در بخش کشاورزی آب از چاه‌های عمیق خارج میشود، برای همین آب حاوی ذرات شن و مواد ریز سنگی است. اگر از هیدروسیکلون در مدار آبرسانی استفاده نشود مواد سنگی وارد نازل‌ها و لوله‌های آبرسانی شده و مسیر را مسدود خواهند کرد، به‌خصوص در مزارعی که از سیستم قطره‌ای یا بارانی استفاده می‌کنند لازم است از هیدروسیکلون استفاده شود.
هیدروسیکلون در صنایع آب آشامیدنی
جدای از صنایع و کارخانه‌ها، از هیدروسیکلون در مراکز تصفیه آب نیز استفاده میشود. کار هیدروسیکلون جداسازی ذرات شن و مواد معلق کوچک از آب آشامیدنی است. از دیگر کاربردهای هیدروسیکلون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد. فاضلاب برگشتی در کارخانه‌های بزرگ که مواد ارزشمند تولید میشود و با هیدروسیکلون می‌توان مواد باارزش را بازیافت کرد. جداکردن مواد ریز از مایعات، در واحدهای صنعتی که از مایعات برای خنک‌کردن استفاده می‌کنند که اگر این جداسازی انجام نشود ذرات در مسیر خنک‌سازی نازل‌ها را مسدود کرده و به دستگاه‌ها آسیب می‌زند.
نحوه عملکرد هیدروسیکلون چگونه است؟
قبل از آنکه وارد مبحث نحوه عملکرد هیدروسیکلون شویم بهتر است اجزاء یک هیدروسیکلون را بشناسیم. هیدروسیکلون‌ها به طور معمول از بخش‌های زیر ساخته میشوند:
ورودی بار اولیه: این قسمت که در ابتدای دستگاه قرار دارد محل ورود مایع همراه با ذرات است. مواد از این قسمت وارد دستگاه میشود.
بدنه دستگاه: در واقع دستگاه از دو قسمت تشکیل شده است بخش مخروطی که قسمت بیرونی دستگاه است و بخش استوانه‌ای که بخش درونی دستگاه است.
APEX: این قسمت از دستگاه برای خروجی مواد دانه درشت است که در قسمت رأس مخروط قرار گرفته است.
ورتکس Vortex: این قسمت از دستگاه در قاعده مخروط قرار گرفته است و مواد ریزدانه از آنجا بیرون می‌رود.
عملکرد هیدورسیکلون به صورت زیر است:
در ابتدا از قسمت ورودی بار اولیه که یک لوله با قطر مشخص است، مایع به همراه ذرات وارد دستگاه میشود. آب و مایعات به همراه ذرات از طریق لوله‌های محیط شده بر بخش استوانه‌ای به سمت پایین حرکت می‌کند.
برای اینکه در زمان ورود مایعات به بخش استوانه‌ای آب بالا نرود درپوشی بالای قسمت استوانه‌ای کار گذاشته شده است که به آن ورتکس و یابنده گردابه نیز می‌گویند. ورتکس اجازه نمی‌دهد آب ورودی، از این سمت خارج شود؛ لذا جریان آب به‌ناچار به سمت پایین حرکت خواهد کرد.
در امتداد درپوش ورتکس، لوله‌ای کار گذاشته شده است که تا انتهای بخش مخروطی پایین می‌رود، زمانی که مایعات وارد فضای استوانه‌ای میشود به دلیل فشار، آب به شکل گرداب مسیر استوانه را پایین می‌رود.
در قسمت پایینی لوله املاح و ذرات سنگین به دلیل وزن بالا ته‌نشین میشوند. این سیستم مربوط به دستگاه‌هایی است که چگالی ذرات بیشتر از چگالی آب یا سوسپانسیون است. بعد از آنکه ذرات ته‌نشین شدند آب به دلیل سبک شدن به سمت بالا حرکت کرده و از نازلی که در قسمت بالای دستگاه است خارج میشود.
برای آنکه قدرت جداسازی ذرات در هیدروسیکلون به‌درستی شکل بگیرد، دو تئوری مطرح است که یکی قدیمی و تئوری دیگر جدید است:
در تئوری قدیمی ذرات براساس قطر از دستگاه خارج میشوند براین اساس ذرات ریز که قطرشان کمتر از قطر سرریز است از نازل بالایی خارج شده و موادی که قطرشان بزرگ‌تر از حالت پایدار است از قسمت نازل رأس مخروطی خارج میشوند.
در تئوری جدید اما قدرت جداسازی بر اساس نظریات دینامیکی مواد شکل میگیرد. در این تئوری موادی که قطرشان کمتر از قطر سرریز است به سمت دیواره هیدروسیکلون حرکت کرده و از جریان حرکت آب جداشده و به بالا می‌رود. در این نظریه، مواد ریز لزوماً به قطر پایدار نرسیده (یعنی تا پایین دستگاه حرکت نکرده) و جداسازی قبل از قطر پایدار (راس مخروطی) انجام خواهد شد.
طبق تئوری کنونی جداسازی مواد بر اثر نیروی گریزازمرکز صورت میگیرد. این نیروی گریزازمرکز ناشی از سرعت مماسی جریان آب صورت می‌پذیرد.
ذرات آب با ذرات مواد چگالی متفاوتی دارد و این تفاوت، سرعت شعاعی متفاوتی به آب و ذرات معلق در آب خواهد داد که همین سرعت شعاعی متفاوت موجب میشود مواد سنگین‌تر کندتر و به سمت پایین حرکت کنند و در نتیجه ته‌نشین شوند و ذرات آب تندتر و به سمت نازل بالایی حرکت کنند.
برای اینکه جداسازی بعد از عمل خردایش به بهترین نحو انجام شود باید انتخاب هیدروسیکلون با دقت انجام شود. انتخاب غلط دستگاه هیدرو سیکلون موجب خارج شدن ذرات درشت یا گرفتگی فیلترهای دستگاه خواهد شد. برای این انتخاب باید به فاکتورهای متعددی توجه شود که در هنگام خرید هیدروسیکلون کارشناسان ما به شما در این زمینه مشاوره می دهند. این فاکتورها عبارت است از:
DC: قطر قسمت استوانه‌ای سیلیکون
Di: قطر ورودی هیدروسیکلون
DO: قطر ورودی سرریز
DU: قطر ته‌ریز
L: طول هیدروسیکلون
l: طول خروجی سرریز
h=L-l: ارتفاع قسمت پایینی خروجی سرریز تا خروجی ته ریز (طول لوله استوانه)
یکی دیگر از نکاتی که در تعیین جداسازی در هیدروسیکلون باید رعایت شود مدت زمان ماند مواد داخل هیدروسیکلون است. به طور متوسط میزان ماند هر قطره درون دستگاه هیدروسیکلون بین دو تا پنج دقیقه است که برای رعایت این شرایط قطر ورودی همواره از قطر خروجی کوچک‌تر انتخاب میشود تا مواد داخل دستگاه باقی بماند.
